[发明专利]一种计及主变低压侧无功补偿装置的换流站无功优化方法

说明书

本发明揭示一种计及主变低压侧无功补偿装置的换流站无功优化方法，包括步骤：将低容、低抗加入到无功设备投切策略的选项中，得到该方法下的无功功率平衡计算方法；优化换流站与交流系统的无功交换量区间；制定计及低容、低抗的Qcontrol功能自动投切无功补偿设备的策略，并在直流站控系统中修改控制逻辑；实现Qcontrol功能对无功补偿装置自动投切；必要时手动投切低容、低抗进行调压。本发明将低容、低抗等无功补偿装置的无功补偿能力利用到高压直流系统无功调节中，降低了无功调节梯度，同时通过调整换流站与交流系统无功交换量区间，减少交流滤波器的投入组数，优化资源配置，提高电压控制能力。

技术领域

本发明涉及高压直流输电领域，具体地，涉及一种计及主变低压侧无功补偿装置的换流站无功优化方法。

背景技术

高压直流输电系统是电力系统中非常重要的能源传输系统。高压直流输电是将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电，通过直流线路输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网的一种输电方式。高压直流系统运行时需要消耗大量的无功功率，以晶闸管换流阀为例，在换流时单个换流站的晶闸管消耗的无功功率在数值上约为直流输送有功功率的40％～60％，无功控制是不可忽视的问题。换流站的无功补偿装置主要有交流滤波器(AFC)、主变低压侧并联电容器(Shunt C，简称低容)、主变低压侧并联电抗器(Shunt R，简称低抗)等。现有直流工程的直流站控系统在实现无功控制时，只通过投切交流滤波器实现无功控制功能，而低容、低抗不在自动投切范围，只作为人工投切实现调压的辅助设备。

上述无功控制方式的缺点及需要解决的问题主要有：

1、无功过剩导致交流系统电压升高。在高压直流系统运行的情况下，交流滤波器除了要提供无功功率以外，还要满足滤除谐波与稳态定值要求，投入交流滤波器后一般都会导致无功过剩。不计低容与低抗的无功策略计算方法未能真实反映换流站与交流系统的无功交换情况，控制系统通过多投入交流滤波器来保证无功充足，使交流系统进一步无功过剩与电压升高。

2、导致无功功率远距离传输。单组交流滤波器的无功补偿容量大，电压调节梯度过大，投入交流滤波器过多会导致交流系统无功功率过剩，过剩的无功功率通过输电线路传送至周边的厂站，导致系统元件发热、产生损耗等，同时也会降低电力系统有功功率传输效率。

3、资源使用不合理。在高压直流系统运行时，为了降低交流系统电压，一般需要投入大部分或所有的低抗，达到降低交流系统电压的目的。这就迫使低抗长期投入，加速低抗老化，缩短使用寿命，同时易发生设备发热缺陷，极端情况下还会发生设备击穿。而低容长期未投入使用，资源闲置。

4、换流站内交流母线电压调节裕度不高，电压越上限时已无更多低抗投入调压，严重时可能会导致直流功率受限，影响系统潮流分布。

5、低抗长期投入导致设备发热缺陷频发。与低抗相连的断路器、隔离开关的接头因低抗长期投入，长期通过电流而发热，单组低压母线上的设备平均每年需要停电处理2次。

6、增加了主变压器停电频次。处理低压侧电抗间隔设备发热缺陷时，要将相关的主变压器停电。

7、低容与低抗只能人工投切，操作不智能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种计及主变低压侧无功补偿装置的换流站无功优化方法。

本发明公开的一种计及主变低压侧无功补偿装置的换流站无功优化方法，包括以下步骤：

步骤1：将低容、低抗加入到无功设备投切策略的选项中，得到该方法下的无功功率平衡计算方法；

步骤2：优化换流站与交流系统的无功交换量区间；

步骤3：制定计及低容、低抗的Qcontrol功能自动投切无功补偿设备的策略，并在直流站控系统中修改控制逻辑；